RU2766130C1 - Method for diagnostics of bearings of rotary equipment based on the assessment of microvariations of rotation of the shaft - Google Patents
Method for diagnostics of bearings of rotary equipment based on the assessment of microvariations of rotation of the shaft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766130C1 RU2766130C1 RU2020127849A RU2020127849A RU2766130C1 RU 2766130 C1 RU2766130 C1 RU 2766130C1 RU 2020127849 A RU2020127849 A RU 2020127849A RU 2020127849 A RU2020127849 A RU 2020127849A RU 2766130 C1 RU2766130 C1 RU 2766130C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- sequence
- bearings
- diagnostics
- values
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
- G01M13/04—Bearings
Abstract
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для диагностики состояния подшипников роторного оборудования, примерами которого являются редукторы, турбины, двигатели и генераторы.The invention relates to the field of non-destructive testing and can be used to diagnose the condition of the bearings of rotary equipment, examples of which are gearboxes, turbines, engines and generators.
Неразрушающая диагностика для такого рода изделий обычно выполняется на основе регистрации и последующего анализа сигналов, получаемых с виброакустического датчика или с датчика частоты вращения (ДЧВ) вала, установленных на контролируемом оборудовании. В результате анализа регистрируемых сигналов выявляются информативные признаки дефектов, позволяющие судить о состоянии исследуемого изделия.Non-destructive diagnostics for such products is usually performed on the basis of registration and subsequent analysis of signals received from a vibroacoustic sensor or from a shaft speed sensor (RSV) installed on the controlled equipment. As a result of the analysis of the recorded signals, informative signs of defects are revealed, which make it possible to judge the state of the product under study.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ, базирующийся на оценивании вариабельности межимпульсных интервалов импульсной последовательности, получаемой от ДЧВ (Колоколов А.С., Любинский И.А. Способ диагностики механизмов, агрегатов и машин на основе оценки микровариаций вращения вала: Патент на изобретение №2626388 РФ; Зарег. 26.07.2017).The closest technical solution to the proposed method is a method based on estimating the variability of the interpulse intervals of the pulse sequence obtained from the DChV (Kolokolov A.S., Lyubinsky I.A. Method for diagnosing mechanisms, assemblies and machines based on the assessment of microvariations of shaft rotation: Patent for Invention No. 2626388 RF; Registered 07/26/2017).
Для реализации этого способа на валу контролируемого изделия устанавливают ДЧВ, генерирующий при вращении вала импульсы при значениях угла ϕ=(360/N)i, где N - целое число, определяющее количество импульсов на обороте вала, i=1, 2, 3, … - номер импульса, в импульсной последовательности, генерируемой ДЧВ, производят измерение временных интервалов между импульсами последовательности. По результатам измерений находят среднеквадратичное отклонение межимпульсных интервалов от среднего значения и, если полученное значение σ выше определенного порога, то делают заключение о наличии дефекта у контролируемого изделия. Таким образом, величина σ является информативным признаком наличия дефекта. Недостатком рассмотренного способа является его весьма низкая чувствительность. Поскольку для исправного и дефектного подшипников относительное изменение величины σ составляет величину около 1,8.To implement this method, a DChV is installed on the shaft of the controlled product, which generates pulses during the rotation of the shaft at angle values ϕ=(360/N)i, where N is an integer that determines the number of pulses per shaft revolution, i=1, 2, 3, ... - pulse number, in the pulse sequence generated by the DHF, the measurement of the time intervals between the pulses of the sequence is performed. Based on the measurement results, the root-mean-square deviation of the inter-pulse intervals from the average value is found and, if the obtained value of σ is above a certain threshold, then a conclusion is made about the presence of a defect in the controlled product. Thus, the value of σ is an informative sign of the presence of a defect. The disadvantage of this method is its very low sensitivity. Since for serviceable and defective bearings the relative change in the value of σ is about 1.8.
Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности рассмотренного выше способа применительно к задаче диагностики подшипников за счет фильтрации последовательности межимпульсных интервалов в импульсной последовательности, регистрируемой с ДЧВ, и последующей оценке информативного параметра σ для отфильтрованной последовательности. Целью фильтрации является усиление в полученной последовательности межимпульсных интервалов высокочастотных микровариаций, связанных с дефектами в подшипниках и ослаблении микровариаций создаваемых другими элементами роторного оборудования, например, ротора, который при развитии его дисбаланса порождает сравнительно низкочастотные вариации межимпульсных интервалов.The technical result of the invention is to increase the sensitivity of the method discussed above in relation to the problem of diagnosing bearings by filtering the sequence of interpulse intervals in the pulse sequence recorded with DFC, and subsequent estimation of the informative parameter σ for the filtered sequence. The purpose of filtering is to amplify in the resulting sequence of interpulse intervals of high-frequency microvariations associated with defects in bearings and attenuate microvariations created by other elements of rotary equipment, for example, a rotor, which, with the development of its imbalance, generates relatively low-frequency variations in interpulse intervals.
Технический результат обеспечивается установкой на валу контролируемого изделия ДЧВ, генерирующего в моменты времени tt импульсы стандартной формы при значениях угла вала ϕ=(360/N)i, где N - число импульсов на полном обороте вала, i=1, 2, 3 …. - номер импульса, получении последовательности межимпульсных интервалов {Ti}, где Ti=ti+1-ti, оценке вариабельности Ti с помощью нахождения среднеквадратичного отклонения σ значений Ti от среднего значения ; отличающийся тем, что с целью повышения чувствительности диагностики производят фильтрацию последовательности p(i)={Ti), для отфильтрованной последовательности находят среднеквадратичное отклонение σ значений от среднего значения и, если зафиксированное σ выше определенной величины, то делают заключение о наличии дефекта подшипников у контролируемого изделия.The technical result is ensured by the installation of a controlled product on the shaft of the DChV, which generates standard-shaped pulses at the moments of time t t at the values of the shaft angle ϕ=(360/N)i, where N is the number of pulses per full revolution of the shaft, i=1, 2, 3 ... . - pulse number, obtaining a sequence of interpulse intervals {T i }, where T i =t i+1 -t i , assessing the variability of T i by finding the standard deviation σ of the values of T i from the average value ; characterized in that, in order to increase the sensitivity of diagnostics, the sequence p(i)={T i ) is filtered, for the filtered sequence find the standard deviation σ of the values from the average and, if the fixed σ is higher than a certain value, then a conclusion is made about the presence of a defect in the bearings of the controlled product.
На фиг. 1 приведена блок схема, поясняющая процесс оценивания микровариаций вращения вала.In FIG. Figure 1 shows a block diagram explaining the process of evaluating microvariations of shaft rotation.
1 - ДЧВ вала, 2 - блок оценки моментов возникновения импульсов, создаваемых ДЧВ, 3 - блок построения последовательности межимпульсных интервалов, 4 - цифровой фильтр с конечной импульсной характеристикой, 5 - блок фильтрации последовательности интервалов, 6 - блок оценки среднего межимпульсного интервала и среднеквадратичного отклонения межимпульсного интервала а от среднего значения.1 - shaft DFC, 2 - block for estimating the moments of occurrence of pulses generated by DFC, 3 - block for constructing a sequence of interpulse intervals, 4 - digital filter with a finite impulse response, 5 - block for filtering a sequence of intervals, 6 - block for estimating the average interpulse interval and standard deviation interpulse interval a from the average value.
На фиг. 2 представлены четыре графика, представляющие вариации относительно среднего значения величин межимпульсных интервалов в исходной и отфильтрованной последовательностях p(i) и рф (i), для исправного и дефектного подшипников.In FIG. 2 shows four graphs representing variations relative to the average value of the interpulse intervals in the original and filtered sequences p(i) and p f (i), for serviceable and defective bearings.
1 и 2 - вариации интервала в исходных последовательностях межимпульсных интервалов р(i) для исправного и дефектного подшипников, 3 и 4 - вариации интервала в отфильтрованных последовательностях межимпульсных интервалов рф(i) для исправного и дефектного подшипников.1 and 2 - interval variations in the initial sequences of interpulse intervals p(i) for serviceable and defective bearings, 3 and 4 - interval variations in the filtered sequences of interpulse intervals p f (i) for serviceable and defective bearings.
Технический результат достигается выполнением следующей последовательности операций обработки сигнала s(t) с ДЧВ.The technical result is achieved by performing the following sequence of operations for processing the signal s(t) with DFA.
1. Находятся моменты времени ti (i=0, 1, 2, …) пересечения s(t) порогового уровня θ0 при ds/dt>0. В результате получается последовательность p0(i)={ti}. В случае оцифрованного сигнала s(kΔt), где k=0, 1, 2, …, Δt - интервал дискретизации, для обеспечения точности оценивания ti следует использовать линейную интерполяцию s(kΔt).1. Time points t i (i=0, 1, 2, …) of intersection s(t) of threshold level θ 0 are found at ds/dt>0. The result is a sequence p 0 (i)={t i }. In the case of a digitized signal s(kΔt), where k=0, 1, 2, …, Δt is the sampling interval, linear interpolation s(kΔt) should be used to ensure the accuracy of t i estimation.
2. На основе последовательности p0(i) производят измерение межимпульсных интервалов Ti=ti+1-ti и формируется последовательность межимпульсных интервалов p(i)={Ti}.2. Based on the sequence p 0 (i) measure the interpulse intervals T i =t i+1 -t i and form a sequence of interpulse intervals p(i)={T i }.
3. Выполняется цифровая фильтрация последовательности p(i) фильтром с конечной импульсной характеристикой h(m), где m=0, 1, 2, …. Целью фильтрации является выявление в полученной последовательности p(i) межимпульсных интервалов сравнительно высокочастотных микровариаций, связанных с дефектами в подшипниках, и ослабление низкочастотных микровариаций, порождаемых другими элементами роторного оборудования, например, ротором при развитии его дисбаланса. Фиг. 2 поясняет результаты фильтрации. На ней графики 1 и 2 представляют вариации интервала в исходных последовательностях межимпульсных интервалов p(i) для исправного и дефектного подшипников, а 3 и 4 - вариации интервала в отфильтрованных последовательностях межимпульсных интервалов рф(i) для исправного и дефектного подшипников.3. The sequence p(i) is digitally filtered by a filter with a finite impulse response h(m), where m=0, 1, 2, …. The purpose of filtering is to identify in the resulting sequence p(i) inter-pulse intervals of relatively high-frequency microvariations associated with defects in bearings, and attenuation of low-frequency microvariations generated by other elements of rotary equipment, for example, a rotor during the development of its imbalance. Fig. 2 explains the filtering results. On it,
4. Для отфильтрованной последовательности рф(i) определяют средний межимпульсный интервал и среднеквадратичное отклонение σ ее интервалов от среднего значения .4. For the filtered sequence p f (i) determine the average interpulse interval and standard deviation σ of its intervals from the average .
5. При превышении величин σ определенного значения делается вывод о наличии дефекта в подшипнике.5. When σ values exceed a certain value, a conclusion is made about the presence of a defect in the bearing.
Применение предлагаемого способа к реальной задаче диагностики роликовых подшипников на стенде при регистрации s(t) с помощью 16-разряного АЦП с частотой дискретизации 50 кГц, на примере применения индукционного ДЧВ с N=24 и трехточечного фильтра высоких частот с импульсной характеристикой h(1)=-0,25, h(2)=0,5, h(3)=-0,25 подтвердило его эффективность. Установлено, что при использовании фильтрации величина σ для подшипников с дефектами была примерно в 4,2 раза больше, чем у исправных подшипников, что свидетельствует о более чем двукратном повышении чувствительности предлагаемого способа по сравнению с его прототипом.Application of the proposed method to the real task of diagnosing roller bearings on a bench when registering s(t) using a 16-bit ADC with a sampling rate of 50 kHz, using an inductive DFA with N=24 and a three-point high-pass filter with an impulse response h(1) as an example =-0.25, h(2)=0.5, h(3)=-0.25 confirmed its effectiveness. It was found that when using filtering, the value of σ for bearings with defects was approximately 4.2 times greater than for serviceable bearings, which indicates a more than twofold increase in the sensitivity of the proposed method compared to its prototype.
Таким образом, приведенные выше данные позволяют заключить, что предложенный способ может быть использован для повышения качества диагностики подшипников роторного оборудования, а также для мониторинга развития дефекта.Thus, the above data allow us to conclude that the proposed method can be used to improve the quality of diagnostics of bearings of rotary equipment, as well as to monitor the development of a defect.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127849A RU2766130C1 (en) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | Method for diagnostics of bearings of rotary equipment based on the assessment of microvariations of rotation of the shaft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127849A RU2766130C1 (en) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | Method for diagnostics of bearings of rotary equipment based on the assessment of microvariations of rotation of the shaft |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2766130C1 true RU2766130C1 (en) | 2022-02-08 |
Family
ID=80214899
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020127849A RU2766130C1 (en) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | Method for diagnostics of bearings of rotary equipment based on the assessment of microvariations of rotation of the shaft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2766130C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1174814A1 (en) * | 1983-10-05 | 1985-08-23 | Kotov Andrej V | Device for checking conditions of rolling bearings |
CN101047368A (en) * | 2007-03-12 | 2007-10-03 | 北京航空航天大学 | Highpass digital filtering method of nutation frequency automatic tracking |
RU2438900C1 (en) * | 2010-06-21 | 2012-01-10 | Наталья Евгеньевна Бельчук | Method of controlling axle bearing assemblies |
RU143182U1 (en) * | 2013-11-21 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет - УНПК") | ROLL BEARING DIAGNOSTIC DEVICE |
CN104931262A (en) * | 2015-05-28 | 2015-09-23 | 北京康拓红外技术股份有限公司 | Bearing fault diagnosis device used in cooperation with wheel set bearing running-in machine and diagnosis method thereof |
RU2626388C1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-07-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method of diagnostics of mechanisms, units and machines based on estimation of microvariations of shaft rotation |
-
2020
- 2020-08-20 RU RU2020127849A patent/RU2766130C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1174814A1 (en) * | 1983-10-05 | 1985-08-23 | Kotov Andrej V | Device for checking conditions of rolling bearings |
CN101047368A (en) * | 2007-03-12 | 2007-10-03 | 北京航空航天大学 | Highpass digital filtering method of nutation frequency automatic tracking |
RU2438900C1 (en) * | 2010-06-21 | 2012-01-10 | Наталья Евгеньевна Бельчук | Method of controlling axle bearing assemblies |
RU143182U1 (en) * | 2013-11-21 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет - УНПК") | ROLL BEARING DIAGNOSTIC DEVICE |
CN104931262A (en) * | 2015-05-28 | 2015-09-23 | 北京康拓红外技术股份有限公司 | Bearing fault diagnosis device used in cooperation with wheel set bearing running-in machine and diagnosis method thereof |
RU2626388C1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-07-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method of diagnostics of mechanisms, units and machines based on estimation of microvariations of shaft rotation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shibata et al. | Fault diagnosis of rotating machinery through visualisation of sound signals | |
US8285498B2 (en) | Method for detection and automatic identification of damage to rolling bearings | |
Andre et al. | Precision of the IAS monitoring system based on the elapsed time method in the spectral domain | |
EP2199764B1 (en) | Timing analysis | |
CN105067239B (en) | The beam crack fault detection means and method vibrated based on swept frequency excitation | |
WO1996005486A1 (en) | Method and apparatus for determining resonance information | |
Bourdon et al. | Reconstruction of angular speed variations in the angular domain to diagnose and quantify taper roller bearing outer race fault | |
Delvecchio et al. | On the use of cyclostationary indicators in IC engine quality control by cold tests | |
Rodriguez-Donate et al. | Wavelet-based general methodology for multiple fault detection on induction motors at the startup vibration transient | |
Li et al. | A new statistical model for rolling element bearing fault signals based on alpha-stable distribution | |
Bolaers et al. | Advanced detection of rolling bearing spalling from de-noising vibratory signals | |
RU2626388C1 (en) | Method of diagnostics of mechanisms, units and machines based on estimation of microvariations of shaft rotation | |
RU2766130C1 (en) | Method for diagnostics of bearings of rotary equipment based on the assessment of microvariations of rotation of the shaft | |
DK2630453T3 (en) | A method for monitoring a rotating member belonging to a mechanical transmission of a wind turbine | |
CN110219816A (en) | Method and system for Fault Diagnosis of Fan | |
Jiang et al. | Rolling bearing quality evaluation based on a morphological filter and a Kolmogorov complexity measure | |
JP2004163250A (en) | Method for diagnosing degradation of piping by ultrasonic wave | |
CN114486252B (en) | Rolling bearing fault diagnosis method of vector mode maximum envelope | |
CN108414217A (en) | Gear-box noise test system | |
JPS6282350A (en) | Ultrasonic flaw detecting device | |
JP6283591B2 (en) | Automatic vibration diagnostic equipment for rotating machinery | |
Bourdon et al. | Estimation of the size of a spall defect on a rolling bearing outer ring using Instantaneous Angular Speed measurements | |
Sokolov et al. | Advanced Filtering Methods Application for Sensitivity Enhancement during AE Testing of Operating Structures | |
EP1626255B1 (en) | Method and apparatus of processing oscillatory data | |
RU2535334C2 (en) | Method of vibration diagnostics of machine resilient system with application of power impact generator included into "machine-accessory-tool-part" system |